JP2008272021A - 集塵装置および電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失を上昇させることなく塵埃の分離能力を確保できるダストカップを提供する。
【解決手段】分離部16を紡錘形状に形成することで、吸込口51から下側傾斜面31の接線方向に沿って吸い込んだ空気の粗塵D1が、電動送風機の駆動中は空気の旋回により分離部16の旋回面34近傍に滞在する。塵埃を、旋回面34に滞在している間に遠心力によって空気から粗塵D1と細塵D2とに分離する。高比重の細塵D2を、上側傾斜面36に沿って旋回させて細塵分離部28へと分離する。圧力損失を上昇させることなく塵埃の分離能力を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部で空気を旋回させてこの空気に含まれる塵埃を分離する分離部を有する集塵装置およびこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、例えばアップライト型の電気掃除機は、電動送風機を収容した上下に長手状の掃除機本体を備えている。この掃除機本体には、電動送風機の吸込側に連通して集塵装置としての集塵カップが着脱可能に設けられている。この集塵カップは、電動送風機の駆動により空気とともに吸い込んだ塵埃を旋回させる分離部を複数備えている。各分離部は、略円筒状の第１分離部と、この第１分離部の下流側に連通し下側から上側へと縮径された略円筒状の複数の第２分離部とを有している。そして、第１分離部では、吸い込まれた塵埃に含まれる粗塵を分離し、第２分離部では、塵埃に含まれる細塵を分離するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００４−５２０１３９号公報（第４−７頁）

しかしながら、上述の電気掃除機では、塵埃の分離能力を向上するために圧力損失が上昇しているという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、圧力損失を上昇させることなく塵埃の分離能力を確保できる集塵装置およびこれを備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、軸を上下方向に有するとともに、傾斜面を上側および下側のそれぞれに有する中空な紡錘形状に形成され、内部で空気を旋回させてこの空気に含まれる塵埃を分離する分離部と、この分離部の下側の傾斜面内に、この傾斜面の接線方向に沿って空気を吸い込む吸込口とを具備したものである。

本発明によれば、分離部を紡錘形状に形成することで、吸込口から下側の傾斜面の接線方向に沿って吸い込んだ空気に含まれる塵埃が、空気の旋回により分離部の上下方向の中間域で滞在して、この滞在中に空気から塵埃が粗塵と細塵とに分離され、細塵のみが上側の傾斜面に沿って旋回されて分離されるため、圧力損失を上昇させることなく塵埃の分離能力を確保できる。

以下、本発明の一実施の形態の電気掃除機の構成を図１ないし図５を参照して説明する。

図５において、１はアップライト型の電気掃除機で、この電気掃除機１は、上下方向に沿って長手状の掃除機本体２を備えている。この掃除機本体２には、下側に電動送風機３が収容され、この電動送風機３の上方に、集塵装置としてのダストカップ４が着脱可能に取り付けられている。

さらに、この掃除機本体２は、ダストカップ４の上流側すなわち吸込側に連通するホース体５が後側の上部に接続され、このホース体５の吸込側である先端部には、円筒状の接続管部６、握り管部７およびパイプ状の延長管８が順次連通接続されている。

また、この延長管８の先端部は、掃除機本体２の後側下部に設けられた図示しない筒状の受け部の上端部に着脱可能に挿入される。そして、受け部の下端部には、吸込口体としての床ブラシ11の下流側すなわち排気側である基端部が連通接続され、この床ブラシ11は、掃除機本体２に対して相対的に前後方向へと回動可能に設けられている。

掃除機本体２は、電動送風機３の排気側に連通する図示しない複数の排気孔が後部に穿設されている。また、この掃除機本体２の後部には、延長管８を着脱可能に取り付ける図示しない取付部が設けられている。

電動送風機３は、吸込側を上側に向けた状態で掃除機本体２内に収容されている。また、この電動送風機３は、吸込側がダストカップ４に連通している。さらに、この電動送風機３は、掃除機本体２から導出可能に設けられた図示しない電源コードを介して、外部電源からの給電により駆動される。

そして、ダストカップ４は、ダストカップカバー15の内部に、図１および図２に示すように、上下方向に長手状の分離部16が設けられ、この分離部16の外周部に、円筒状の吸込管17が連続するとともに、分離部16の下流側である下端部に、吸込管17と反対方向へと突出する分岐部18が接続され、この分岐部18の下流側に、排気管19と主集塵部としての第１集塵部である粗塵集塵部20とが連通接続され、かつ、粗塵集塵部20の下流側に、集塵部排気管21が連通している。

分離部16は、吸込管17から空気とともに吸い込んだ塵埃を内部で旋回させてこの空気に含まれる塵埃を分離する、いわゆるサイクロン分離部であり、下側に下方から上方へと拡径される円筒状の傾斜部としての下側傾斜部25が形成され、この下側傾斜部25の上端部に連続して塵埃滞在部としての円筒状の旋回部26が形成され、かつ、この旋回部26の上端部に連続する上側に下方から上方へと縮径される傾斜部としての上側傾斜部27が形成されている。したがって、分離部16は、上下方向に軸方向を有する紡錘形状に形成されている。さらに、上側傾斜部27の周囲には、集塵部としての副集塵部、すなわち第２集塵部である細塵集塵部28が区画形成されている。

下側傾斜部25は、吸込管17を介して分離部16に吸い込まれた空気が塵埃とともに流入する傾斜面としての下側傾斜面31を内周面に形成しているとともに、下端部に、分離部16の流出口となる円形状の分離部流出口32が開口形成されている。

下側傾斜面31は、中心軸に対して所定角度の傾斜角度、例えば中心軸に対して片側１０°に拡径されている。この傾斜角度は、大きくなると分離部16での塵埃分離性能が向上して圧力損失が増大し、小さくなると塵埃分離性能が低下して圧力損失が小さくなるので、それらのバランスを考慮して適宜設定する。

旋回部26は、下側傾斜面31に連続する円筒面である塵埃滞在面としての旋回面34を内周面に形成している。この旋回面34は、下側傾斜面31に沿って旋回しつつ上昇した空気が、この空気に含まれる塵埃のうち、主として綿ごみなどの粗塵D1とともに旋回する部分である。

上側傾斜部27は、旋回面34で旋回した空気が主として例えば砂粒あるいは粉塵などの高比重の細塵D2とともに旋回する傾斜面としての上側傾斜面36を内周面に形成しているとともに、図１、図３および図４に示すように、上端部に、円形状の連通開口37が開口形成され、かつ、この連通開口37の上側の周面に、細塵D2の細塵集塵部28への排出口となる細塵排出口38が周方向に沿って開口形成されている。

上側傾斜面36は、中心軸に対して所定角度の傾斜角度、例えば中心軸に対して片側１０°に拡径されている。この傾斜角度は、上記下側傾斜面31と同様に、大きくなると分離部16での塵埃分離性能が向上して圧力損失が増大し、小さくなると塵埃分離性能が低下して圧力損失が小さくなるので、それらのバランスを考慮して適宜設定する。また、この上側傾斜面36には、周方向に沿って螺旋状の壁部41，41が設けられ、各壁部41間に、連通開口37および細塵排出口38と連続する溝部であるガイド部42が形成されている。

壁部41，41は、上側傾斜面36の上下方向の上側寄りの位置に設けられ、上側傾斜部27の径方向に互いに対向する位置に下端部を有し連通開口37の周縁部に上端部を有する２重螺旋状に形成されている。

ガイド部42は、上側傾斜面36にて旋回する細塵D2を細塵集塵部28へと導くものである。なお、このガイド部42の幅、すなわち各壁部41のピッチは、細塵集塵部28に捕集したい細塵D2の大きさに対応させて設定されている。

細塵排出口38には、細塵集塵部28へと捕集する細塵D2のみが通過可能な細塵分離体としてのメッシュ体44が取り付けられている。

細塵集塵部28は、上側傾斜部27の外周から径方向に突出した底部46と、この底部46の外周縁部から上方へと立ち上がる外周壁部47と、この外周壁部47の上端側を開閉可能とする蓋部48とを有し、上側傾斜部27の外周部に、細塵D2を収容する空間49を区画している。そして、この空間49には、上側傾斜部27の外周面から径方向に集塵壁部50が外周壁部47に亘って延設されている。

蓋部48は、閉じた状態で下面が上側傾斜部27の上端部と隙間なく接触し、上側傾斜部27の上端部から上方向への空気および細塵D2の漏れを防止するように構成されている。

吸込管17は、ホース体５の基端側に連通する吸込口51を端部に形成する管部であり、下側傾斜面31の上下方向の中心部よりも若干下寄りの位置にて接線方向に沿って空気を導入するように、略水平状に形成されている。また、この吸込管17は、下側傾斜部25との接続部が縮径された縮径部52となっている。

分岐部18は、図１および図２に示すように、分離部16の下部に位置し分離部流出口32と連通する流出部54と、この流出部54に対して着脱可能に設けられ、流出部54に対して吸込管17と反対方向に連通する分岐本体部55とを有している。

流出部54は、分離部16の下端部が着脱可能に気密に挿入される挿入開口57が上端部に形成されている。また、この流出部54は、分岐本体部55側へと拡開状に形成され、この分岐本体部55側の側面が開口されている。

分岐本体部55は、流出部54側全体が流出部54に連通するように開口しているとともに、吸込管17の軸方向の両側方向に、第１連通口61を介して排気管19側に連通する第１排気空間62と、第２連通口63を介して粗塵集塵部20側に連通する第２排気空間64とが、隔壁65を介して区画されている。

第１連通口61には、流出部54側から第１排気空間62側へと開閉可能な第１開閉弁67が設けられている。また、第２連通口63には、流出部54側から第２排気空間64側へと開閉可能な第２開閉弁68が設けられている。そして、これら開閉弁67，68は、いずれか一方のみが選択的に開状態となるように開閉制御される。すなわち、これら開閉弁67，68により、分離部16から電動送風機３の吸込側へと連通する風路を切り換える切換弁が構成されている。

さらに、第１排気空間62内には、電動送風機３の駆動時に空気が通過する図示しない主フィルタが配設されている。

排気管19は、第１排気空間62から流出部54と反対方向へ略水平状に突出した管部であり、電動送風機３の吸込側に連通する第１排気口71が先端側に形成されている。

粗塵集塵部20は、分離部16により空気から分離された粗塵D1などを捕集する部分であり、第２排気空間64と連通しているとともに、分岐本体部55に対して上側が下流側へと上方向に拡開するように形成されている。そして、この粗塵集塵部20には、フィルタ73が取り付けられている。

また、集塵部排気管21は、粗塵集塵部20から流出部54と反対方向へ略水平状に突出した管部であり、電動送風機３の吸込側に連通する第２排気口75が先端側に形成されている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

床面などの通常の掃除の際には、延長管８を掃除機本体２に装着して保持する。また、高い位置などの掃除の際には、延長管８を掃除機本体２から取り外す。

次いで、電源コードを商用交流電源に接続し、握り管部７などに設けられた図示しないスイッチを操作して電動送風機３を駆動させる。

この状態で、ダストカップ４では、第１開閉弁67が開き、第２開閉弁68が閉じた状態となっている。

そして、作業者は、電気掃除機１を床面上で走行させて床面の塵埃を床ブラシ11の吸込口から空気とともに吸い込む。

空気および塵埃は、床ブラシ11から延長管８およびホース体５を経由してダストカップ４の吸込口51から吸込管17を介して下側傾斜部25内へと下側傾斜面31の接線方向に沿って吸い込まれ、この下側傾斜面31に沿って周方向に螺旋状に旋回される。

このとき、空気に含まれる塵埃のうち、粗塵D1は、旋回面34の位置で空気とともに旋回される。すなわち、電動送風機３が駆動している間、粗塵D1は分離部16内の旋回面34の位置で滞在する。

また、空気に含まれる塵埃のうち、高比重の細塵D2は、旋回する空気により与えられる遠心力によって旋回面34よりもさらに上側の上側傾斜面36の位置で空気とともに旋回され、ガイド部42に嵌合すると、この旋回に従ってこのガイド部42の螺旋形状に沿って上側傾斜面36を上方へと移動し、連通開口37から細塵排出口38のメッシュ体44を介して細塵集塵部28へと周方向に排出され、細塵集塵部28に捕集される。

空気は、分離部16の中心軸に沿って下降し、分離部流出口32を介して分岐部18の流出部54へと流出し、第１連通口61、第１排気空間62および排気管19の第１排気口71を経て電動送風機３へと吸い込まれる。

ダストカップ４にて空気から分離されて捕集され、塵埃を分離された空気は、電動送風機３を通過して排気風となり、排気孔から掃除機本体２の外部へと排気される。

掃除を終了する際には、作業者が握り管部７の所定の設定ボタンを操作することで、一旦電動送風機３の駆動が低下することにより、分離部16で旋回していた粗塵D1が自重により分離部流出口32から分岐部18の流出部54へと落下する。

この後、第１開閉弁67を閉じ、第２開閉弁68を開いた状態で電動送風機３の駆動が一時的に増加することで、流出部54に落下した粗塵D1が、第２連通口63を介して粗塵集塵部20へと移動し、この粗塵集塵部20内に捕集されるとともに、フィルタ73を空気が通過することで、このフィルタ73へと粗塵D1が押し付けられて圧縮される。

そして、電動送風機３の駆動を停止させることで掃除が終了する。

ダストカップ４に捕集した塵埃は、ダストカップ４を掃除機本体２から取り外し、蓋部48を開いて細塵集塵部28に捕集した細塵D2を廃棄するとともに、分岐部18の分岐本体部55を流出部54から取り外して、粗塵集塵部20に捕集した粗塵D1を廃棄する。

上述したように、上記一実施の形態によれば、分離部16を紡錘形状に形成することで、吸込口51から下側傾斜面31の接線方向に沿って吸い込んだ空気に含まれる塵埃が、電動送風機３の駆動中は空気の旋回により分離部16の旋回面34近傍に滞在するので、このように滞在している間に遠心力によって空気から塵埃が粗塵D1と細塵D2とに分離され、高比重の細塵D2のみが上側傾斜面36に沿って旋回されて細塵分離部28へと分離されるため、圧力損失を上昇させることなく塵埃の分離能力を確保できる。

また、粗塵D1は、電動送風機３の停止後に風路の切り換えによって粗塵集塵部20のフィルタ73を通過する空気により粗塵集塵部20へと集塵されるとともに圧縮されるので、綿ごみなどの繊維ごみに対して体積を減少させ、粗塵集塵部20の集塵容積を効率よく利用できる。

さらに、電動送風機３を駆動させている間は、粗塵D1が分離部16内に滞在し、細塵D2が細塵集塵部28に捕集されるので、第１排気空間62内の主フィルタを通過する塵埃が殆どなく、主フィルタの目詰まりなどに伴う吸込力の低下を抑制できるだけでなく、主フィルタなどの目詰まりを解消して吸込力を維持する為の機構の負担をも低減できる。

そして、分離部16の上側傾斜面36の外周に細塵集塵部28を設けることで、上側傾斜面36にて分離された細塵D2を、細塵集塵部28に確実に捕集できる。

さらに、上側傾斜面36には、細塵D2を細塵集塵部28へと導く螺旋状のガイド部42を設けることで、上側傾斜面36で旋回する細塵D2を、ガイド部42により分離部16の上方へと確実に導き、細塵集塵部28へと捕集できる。

しかも、ガイド部42は、２重螺旋状に形成されているため、細塵D2を効率よく細塵集塵部28へと捕集できる。

また、ガイド部42の間隔およびメッシュ体44の目の細かさをそれぞれ設定することで、細塵集塵部28に捕集したい大きさの塵埃のみを、細塵集塵部28へと確実に捕集できる。

なお、上記一実施の形態において、分離部16よりも下流側の構成は、任意に設定できる。

また、細塵集塵部28は、上側傾斜面36にて分離した塵埃を捕集できれば、上記構成に限定されるものではない。

さらに、上側傾斜面36にて旋回させた塵埃を細塵集塵部28へと移動させることができれば、ガイド部42を設けない構成とすることも可能である。

そして、電気掃除機としては、アップライト型に限らず、例えば自走式(走行補助式)や自律走行式(ロボット式)の電気掃除機などでもよく、また、例えばキャニスタ型、あるいはハンディ型などであっても対応させて用いることができる。

本発明の一実施の形態の集塵装置を示す縦断面図である。 同上集塵装置を示す斜視図である。 同上集塵装置のガイド部を示す斜視図である。 同上集塵装置の集塵部近傍を示す斜視図である。 同上集塵装置を備えた電気掃除機を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ 電動送風機
４ 集塵装置としてのダストカップ
16 分離部
28 集塵部としての細塵集塵部
31 傾斜面としての下側傾斜面
36 傾斜面としての上側傾斜面
42 ガイド部
51 吸込口

Claims (4)

1. 軸を上下方向に有するとともに、傾斜面を上側および下側のそれぞれに有する中空な紡錘形状に形成され、内部で空気を旋回させてこの空気に含まれる塵埃を分離する分離部と、
   この分離部の下側の傾斜面内に、この傾斜面の接線方向に沿って空気を吸い込む吸込口と
   を具備したことを特徴とした集塵装置。
2. 分離部の上側の傾斜面の周囲に設けられた集塵部を具備した
   ことを特徴とした請求項１記載の集塵装置。
3. 分離部の上側の傾斜面に設けられ、塵埃の一部を集塵部へと導く螺旋状のガイド部を具備した
   ことを特徴とした請求項２記載の集塵装置。
4. 電動送風機を収容した掃除機本体と、
   分離部の下流側が前記電動送風機の上流側に連通する請求項１ないし３いずれか一記載の集塵装置と
   を具備したことを特徴とした電気掃除機。

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